太空电力无线传输首次实现

(资料图)

研究人员朝着实现一个长期梦想迈出了虽小但必要的一步：在太空中收集太阳能并将其传回地球。日前，实验的搭建者、美国加州理工学院宣布，1月发射的一颗卫星已经将微波束的能量导向太空中的目标，甚至还将一部分能量发送回地球上的探测器。“以前没有人这样做过。”欧洲航天局（ESA）太空科学家Sanjay Vijendran说，“他们通过展示这种能力，为这个梦想带来了可信度。”

长期以来，可靠性一直是太空太阳能发电面临的挑战。为了产生与典型的燃煤或核电站一样多的电力，卫星需要数公里宽的收集区域，需要数百次发射和在轨组装。美国宇航局在20世纪70年代能源危机期间计划了一次任务，但以当时的技术，这项任务由航天飞机搭载升空并由宇航员组装，将耗资1万亿美元。从那以后，很少有人把它当回事。

后来，太空发生了变化。太阳能电池和微波光束更便宜，更高效。会结构组装的机器人将很快进入轨道，SpaceX等公司已经大幅削减了发射成本。ESA和英国政府最近委托进行的研究表明，大型轨道发电机很快就能以与地面核电站相当的成本发电。

加州理工学院的这项任务旨在通过开发轻便、廉价和灵活的部件更进一步。微波发射器是一个由32个平面天线组成的阵列，排列在比餐盘稍大的表面上。通过改变发送到不同天线的信号的时间，研究人员可以控制阵列的波束。他们把它对准一前臂距离外的一对微波接收器，并随意将光束从一个接收器切换到另一个接收器，点亮每个接收器上的LED。

微波发射器发射的功率很小，只有200毫瓦，比手机摄像头的光还小。但该团队仍然能够将微波束引向地球，并用接收器进行探测。“这是一个概念验证。”加州理工学院电气工程师Ali Hajimiri说，“它表明了整个系统可以做什么。”

加州理工学院的航天器还有两个计划中的实验。其中一个正在测试32种不同的太阳能电池，看看哪种能耐得住严酷的太空环境。第二个是一块折叠的超轻复合材料，它将展开成为一个2米宽的帆状结构。虽然帆上不会安装任何太阳能电池，但它旨在测试未来发电站所需的轻薄、灵活和大型的装备。

人们对太空太阳能的兴趣似乎越来越大。ESA今年委托进行了两项关于轨道发电站潜在结构的研究。Vijendran说，能源供应公司已经加入了这项工作。日本京都大学团队上个月宣布，他们将与日本宇宙航空研究开发机构合作，在轨道上测试电力传输。

日本电气工程师Naoki Shinohara说，他很高兴听到加州理工学院取得成功的消息，“但同时我也很失望，因为日本人的目标是在2025年进行世界上第一个（无线电力传输）卫星实验”。

初创公司Virtus Solis Technologies也一直在测试电力传输，并计划在2026年将一个试点工厂送入轨道。该公司首席执行官John Bucknell表示，该公司打算在10年内向客户提供商业电力。“太空太阳能是唯一一种清洁、可靠、可扩展的能源技术，是实现零碳排放的可靠途径。”